[发明专利]利用富钾岩石制取农用硫酸钾的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用非水溶性富钾岩石制取农用硫酸钾的方法。

背景技术

我国是个农业大国，非氯基钾肥硫酸钾需求量大。国内硫酸钾的生产能力有限，大部分依靠进口，其原因在于国内水溶性钾矿资源极缺，生产硫酸钾原料严重依赖进口。但是我国非水溶性钾矿资源丰富，种类繁多，主要有钾长石、白榴石、伊利石、富钾页岩、富钾火山岩、霞石正长岩、伟晶岩和富钾板岩等。据统计，全国非水溶性钾矿资源总量至少达约200亿吨。因此，利用非水溶性钾矿提钾是制取农用硫酸钾的新途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种产品成本低、原料来源广泛、便于实施推广的利用富钾岩石制取农用硫酸钾的方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种利用富钾岩石制取农用硫酸钾的方法，该方法包括以下步骤：

(1)原料的选矿和煅烧步骤：富钾岩石经破碎、选矿得到以钾长石为主要物相的粉体，将钾长石粉体与碳酸钠按1∶0.6-1.8的重量份数均匀混合后粉磨，在煅烧炉中于700℃-900℃条件下进行煅烧得到熟料粉体，煅烧时间为0.5～2.5h；

(2)水浸处理步骤：将煅烧后的熟料粉体与水按照1∶2-12的重量份数置于反应釜中充分搅拌混合之后，采用压滤机进行过滤，过滤后的液体为含钾母液；

(3)含钾母液碳分酸化处理步骤：向含钾母液中通入CO₂进行酸化中和，然后采用压滤机过滤除去沉淀，过滤后的液体为钾钠混盐溶液；

(4)钾钠混盐溶液浓缩步骤：钾钠混盐溶液经蒸发结晶得到碳酸氢钠和经蒸发结晶得到钾钠复盐的两步结晶过程后，经分离过滤得到富钾溶液；

(5)农用硫酸钾的制备：向得到的富钾溶液中加入浓硫酸(98％)或通入SO₃气体，得到硫酸钾悬浮液，沉淀经过滤干燥后得到农用优级硫酸钾；或将得到硫酸钾悬浮液直接烘干得到农用合格硫酸钾产品。

本发明中的富钾岩石为富含钾长石的各种岩石，包括钾长石或钾长石岩、富钾火山岩、霞石正长岩、伟晶岩、富钾页岩和富钾板岩的一种或几种。富钾岩石经破碎，采用常规方法如摇床重选等方法选矿，得到以钾长石为主要物相的粉体(K₂O含量≥9％)，要求粉体粒度在200目以下。

在本发明的方法的步骤(1)中，钾长石粉体与工业级碳酸钠混合后粉磨的粉体粒度在200目以下。

在本发明的方法中，步骤(2)中所使用的水为普通自来水。

本发明在使用工业级碳酸钠作为配料进行煅烧时产生的CO₂和浓硫酸或SO₃气体与富钾溶液反应产生的CO₂可以回收利用。可用于含钾母液碳分酸化过程中的酸化。CO₂的回收、除尘、净化可采用普通方法和通用设备进行。

本发明的方法的步骤(2)中煅烧后的熟料粉体与水按质量份数为1∶2-12水浸过程的比例置于反应釜中充分搅拌混合，至溶液的pH值为8-9时为止。

本发明中含钾母液碳分酸化处理过程中，通入过量CO₂进行酸化中和，至溶液中的pH值为7±0.5为止，溶液产生偏硅酸沉淀，然后采用压滤机过滤沉淀。

本发明中含钾母液碳分酸化处理过程中，即酸化中和、分离沉淀后所得溶液，需经两步蒸发结晶。第一步蒸发结晶温度在80℃-95℃之间，蒸发时间为0.5-2h，至溶液密度达到1.32～1.50kg/L。此过程分离出碳酸氢钠后开始第二步蒸发结晶，蒸发温度为60℃-90℃，蒸发时间为0.5-2h，经分离碳酸钾钠复盐沉淀后可得到的富钾溶液的密度为1.58～1.62kg/L，K₂O质量百分比浓度≥50％。分离的碳酸氢钠将作为原料煅烧步骤中的煅烧配料，循环使用。分离的碳酸钾钠复盐将重新加入到钾钠混盐溶液中溶解后循环利用。

本发明中所用蒸发结晶方法可以采用真空蒸发结晶或者普通蒸发结晶方式，每一步均可设计为多效蒸发。

本发明中向富钾溶液中加入适量浓硫酸或通入SO₃气体，控制溶液pH值6.5-7，得硫酸钾悬浮液。将悬浮液过滤，沉淀经干燥所得产品即为农用优级硫酸钾产品。将悬浮液直接烘干也可制备农用合格硫酸钾产品。